空間機(jī)械臂是空間站建設(shè)、維護(hù)維修、運(yùn)營管理及輔助宇航員出艙等任務(wù)的重要工具之一。根據(jù)我國空間站任務(wù)的迫切需求,本文對空間站所需的空間機(jī)械臂在進(jìn)行精細(xì)、復(fù)雜操作任務(wù)及力控制、運(yùn)動柔順控制時所需的關(guān)鍵力感知技術(shù)進(jìn)行了深入研究。旨在研制出一種具有良好一致性、高可靠性、高精確度、高剛度、高靈敏度、良好集成性、具有零點漂移和溫度漂移補(bǔ)償且具有過載保護(hù)的六維力/力矩傳感器,并圍繞六維力/力矩傳感器的優(yōu)化、靜態(tài)特性和溫度漂移補(bǔ)償及在線標(biāo)定等問題開展深入的研究。本論文將顯著提高我國在該領(lǐng)域的研究水平,并為國家空間站項目的順利實施提供有力保障。針對傳統(tǒng)上六維力/力矩傳感器常采用試湊法設(shè)計,從而導(dǎo)致其在很大程度上依賴于設(shè)計者的經(jīng)驗和能力,且往往無法獲取性能最優(yōu)的傳感器模型等缺點,本文提出了一種基于響應(yīng)面方法的六維力/力矩傳感器優(yōu)化方法,并以空間機(jī)械臂六維力/力矩傳感器彈性體的優(yōu)化為例進(jìn)行了說明。該方法通過合理安排試驗設(shè)計,只需要少量精確的有限元計算,就能利用響應(yīng)面方法擬合出足夠精度的傳感器近似數(shù)學(xué)模型。以擬合的傳感器數(shù)學(xué)模型為基礎(chǔ),以傳感器應(yīng)變?nèi)犴樉仃嚨臈l件數(shù)最小為優(yōu)化目標(biāo),以彈性體的結(jié)構(gòu)參數(shù)作為設(shè)計變量,...

【文章頁數(shù)】：137 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖1-1北京郵電大學(xué)的機(jī)械手系統(tǒng)

臂的相關(guān)工作進(jìn)行了研究。如潘博等針對空間大型機(jī)械臂關(guān)節(jié)多級齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析研究[28]；孫敬颋開展了基于諧波傳動的空間站大型機(jī)械臂的關(guān)節(jié)及其制動性能的研究工作[29]；豐飛、韓峰等針對空間站機(jī)械臂的末端作用器進(jìn)行了研究[30,31]；此外郭闖強(qiáng)對空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)....

圖1-2哈工大的空間大型機(jī)械臂原理樣機(jī)Fig.1-2TheprototypemanipulatorofHIT

臂的相關(guān)工作進(jìn)行了研究。如潘博等針對空間大型機(jī)械臂關(guān)節(jié)多級齒輪傳動系統(tǒng)進(jìn)行了建模和分析研究[28]；孫敬颋開展了基于諧波傳動的空間站大型機(jī)械臂的關(guān)節(jié)及其制動性能的研究工作[29]；豐飛、韓峰等針對空間站機(jī)械臂的末端作用器進(jìn)行了研究[30,31]；此外郭闖強(qiáng)對空間機(jī)械臂關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)....

圖1-3三垂直筋式彈性體Fig.1-3Tri-verticalelastomer

但其剛度較低，如圖1-4所示。同一時期，美國斯坦福大學(xué)人工智能研究計了一種十字交叉梁結(jié)構(gòu)的六維腕力傳感器，其采用了“馬提斯十字梁”(Malteross)結(jié)構(gòu)，至今仍然是應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。該傳感器彈性優(yōu)點是結(jié)構(gòu)對稱，同時降低了高度使得傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，并且維間....

圖1-4筒形彈性體Fig.1-4cylinderelastomer

但其剛度較低，如圖1-4所示。同一時期，美國斯坦福大學(xué)人工智能研究計了一種十字交叉梁結(jié)構(gòu)的六維腕力傳感器，其采用了“馬提斯十字梁”(Malteross)結(jié)構(gòu)，至今仍然是應(yīng)用最廣泛的一種結(jié)構(gòu)，如圖1-5所示。該傳感器彈性優(yōu)點是結(jié)構(gòu)對稱，同時降低了高度使得傳感器結(jié)構(gòu)緊湊，并且維間....

本文編號：4037811